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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/2502| Photo-EMF in perovskite films: investigation of electronic and ionic properties | |
| Ana Karem Vega Salgado | |
| Nicolai Korneev Zabello Svetlana Mansurova | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Photo-EMF Perovskite dynamic grating ionic conductivity mobility | |
| The increasing demand for efficient and sustainable energy solutions has brought perovskite semiconductors to the forefront of photovoltaic research, primarily due to their exceptional electronic properties. Ion conductivity also plays a crucial role in these materials, significantly influencing their stability and longevity. However, accurately characterizing these properties remains a considerable challenge, hindering the optimization and practical application of perovskites in photovoltaic devices. This thesis addresses this critical gap by developing a theoretical framework and experimental methodology for characterizing the electronic and ionic transport properties in perovskite semiconductors, using the running fringes photo-electromotive forcé (RF photo-EMF) technique. The first part of the thesis is devoted to the development of the theoretical approach. It was demonstrated that RF photo-EMF in perovskite semiconductors can be described by a theoretical model for bipolar photoconductors with slow photoconductivity relaxation of carriers. The theoretical dependencies obtained were analyzed, discussing the potential for extracting carrier transport parameters. The theory was further extended to incorporate ion conductivity aspects. This extensión provided an analytical expression for the dispersion relation of space charge waves in perovskite semiconductors and predicted a pronounced peak when the ions’ velocity matches the interference fringes’ displacement velocity, enabling the determination of ion mobilities. The experimental part began with the optimization of the perovskite film fabrication process by adjusting the crystallization temperature, antisolvent application, encapsulation techniques, and precursor molar ratios. Film quality was assessed using Atomic Force Microscopy (AFM), focusing on the correlation between grain size and crystallization temperature. Experimental validation of the theoretical model was conducted on methylammonium lead iodide polycrystalline films, showing a strong correlation with theoretical predictions. La creciente demanda de soluciones energéticas eficientes y sostenibles ha llevado a los semiconductores de perovskita al frente de la investigación fotovoltaica, principalmente debido a sus excepcionales propiedades electrónicas. La conductividad iónica también juega un papel crucial en estos materiales, influyendo significativamente en su estabilidad y longevidad. Sin embargo, caracterizar estas propiedades con precisión sigue siendo un desafío considerable, obstaculizando la optimización y aplicación práctica de las perovskitas en dispositivos fotovoltaicos. Esta tesis aborda esta brecha crítica desarrollando un marco teórico y una metodología experimental para caracterizar las propiedades de transporte electrónico e iónico en semiconductores de perovskita, utilizando la técnica de fuerza electromotriz fotoinducida por franjas móviles (RF photo-EMF). La primera parte de la tesis se dedica al desarrollo del enfoque teórico. Se demostró que el RF photo-EMF en semiconductores de perovskita puede describirse mediante un modelo teórico para fotoconductores bipolares con relajación lenta de la fotoconductividad de los portadores. Las dependencias teóricas obtenidas se analizaron, discutiendo el potencial para extraer parámetros de transporte de los portadores. La teoría se amplió posteriormente para incorporar aspectos de conductividad iónica. Esta extensión proporcionó una expresión analítica para la relación de dispersión del campo de carga espacial en semiconductores de perovskita y predijo un pico pronunciado cuando la velocidad de los iones coincide con la velocidad de desplazamiento de las franjas de interferencia, lo que permite determinar la movilidad de los iones. La parte experimental comenzó con la optimización del proceso de fabricación de películas de perovskita ajustando la temperatura de cristalización, la aplicación de antisolventes, técnicas de encapsulado y proporciones molares de los precursores. La calidad de las películas se evaluó utilizando Microscopía de Fuerza Atómica (AFM), centrándose en la correlación entre el tamaño de grano y la temperatura de cristalización. La validación experimental del modelo teórico se llevó a cabo en películas policristalinas de yoduro de plomo y metilamonio (MAPI), mostrando una fuerte correlación con las predicciones teóricas. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2023-12 | |
| Tesis de doctorado | |
| Inglés | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Vega Salgado, A. K., (2023), Photo-EMF in perovskite films: investigation of electronic and ionic properties, Tesis de Doctorado, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| ÓPTICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Óptica |
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